來(lái)源：International Communications in Heat and Mass Transfer

原文：https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2024.107756

01 背景介紹

溫室氣體的大量排放導(dǎo)致全球氣候變暖加劇，人類必須為減緩氣候變化做出更多努力。巴黎氣候協(xié)定通過(guò)后，許多國(guó)家都提出了自己的碳中和發(fā)展目標(biāo)和具體實(shí)施路徑。歐盟宣布2035年全面禁止燃油汽車(chē)。美國(guó)設(shè)定目標(biāo)，到2030年，新能源汽車(chē)銷量將占汽車(chē)總銷量的50%。目前，中國(guó)是全球最大的電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)。電動(dòng)汽車(chē)已成為引領(lǐng)全球綠色交通革命的重要交通工具，該領(lǐng)域的技術(shù)研究越來(lái)越受到產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界的關(guān)注。隨著現(xiàn)代科技的進(jìn)步，仿生技術(shù)在熱科學(xué)的進(jìn)步中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。仿生技術(shù)可以為電池?zé)峁芾硖峁└鼉?yōu)越的設(shè)計(jì)思路，推動(dòng)電池?zé)峁芾砑夹g(shù)邁上新臺(tái)階。目前，仿生技術(shù)在電池?zé)峁芾碇械膽?yīng)用相對(duì)較少，尚處于起步階段。如何設(shè)計(jì)合理的仿生散熱結(jié)構(gòu)，提升系統(tǒng)散熱效率和溫度均勻性，降低系統(tǒng)能耗和重量，是當(dāng)今科研人員急需解決的問(wèn)題。

02 成果掠影

近日，吉林大學(xué)高青教授、張?zhí)鞎r(shí)教授、韓志武教授團(tuán)隊(duì)從電池模塊溫度均勻性、系統(tǒng)能耗、輕量化三個(gè)方面，分析總結(jié)了仿生技術(shù)在電池?zé)峁芾硖嵘械呢暙I(xiàn)。從生物體獨(dú)特的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和表面形貌角度，梳理關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題和最新研究進(jìn)展，并提出未來(lái)可利用的其他新技術(shù)。團(tuán)隊(duì)預(yù)計(jì)，隨著現(xiàn)代加工技術(shù)的不斷進(jìn)步和仿生學(xué)新理論的出現(xiàn)，基于仿生學(xué)的電池?zé)峁芾砑夹g(shù)和工業(yè)應(yīng)用將獲得顯著的增長(zhǎng)。研究成果以“Battery thermal management enhancement based on bionics”為題發(fā)表在《International Communications in Heat and Mass Transfer》。

03 圖文導(dǎo)讀

圖1 仿生學(xué)可以為電池?zé)峁芾硖峁﹥?yōu)越的設(shè)計(jì)理念。

圖2 受分形結(jié)構(gòu)啟發(fā)的仿生冷卻通道 A. 植物根系，分枝、葉和葉脈 B. 魚(yú)骨 C. 哺乳動(dòng)物肺氣管。

圖3 仿生散熱結(jié)構(gòu)的靈感來(lái)自生物的表面形態(tài)特征(a)鱷魚(yú)皮膚 (b)鯊魚(yú)皮膚 (c)巨嘴鳥(niǎo)的嘴和蛾的翅膀 (d)邊緣的形狀。

圖4 從生物體獨(dú)特的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中汲取靈感，改善系統(tǒng)輕加權(quán) A. 仿生冷卻結(jié)構(gòu)(a)葉通風(fēng) (b)蜂巢 (c)珊瑚 B. 仿生鰭(a)根系 (b)蜂巢。

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